JP5087861B2 - 空気調和装置 - Google Patents
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Description
図1は、CO2冷媒を使用した空気調和装置の冷凍回路である。空気調和装置1は、圧縮機2、四路切換弁3、室外熱交換器4、膨張弁5および室内熱交換器6を、冷媒配管7a,7bで連結した冷凍回路を有する。図1において、実線と破線の矢印は冷媒の流れ方向を示しており、空気調和装置1は、四路切換弁3で冷媒の流れ方向を切り換える事により、暖房運転と冷房運転を切り換えることができる。
図3は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の室内熱交換器の斜視図である。室内熱交換器6は、クロスフィンタイプの熱交換器である。プレートフィン11は、薄いアルミニウム製の平板であり、一枚のプレートフィン11には複数の貫通孔11aが形成されている。伝熱管12は、プレートフィン11の貫通孔11aに挿入される直管12aと、隣り合う直管12aの端部同士を連結するU字管12bとから成る。なお、本実施形態の伝熱管12は、直管12aとU字管12bとが一体に形成されており、図3背面側のU字管(図示せず)は、直管12aがプレートフィン11の貫通孔11aに挿入された後で、溶接などによって直管12aの端部に連結される。
図4は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の室内機の縦断面図である。室内機51は、ケーシング52内部に室内熱交換器6を搭載している。室内熱交換器6の上方には、空気流を発生させるファン53が配置されており、ファン53の上方には、空気吹出口52aが設けられている。室内熱交換器6の下方には、空気吸込口52bが設けられている。なお、本実施形態で使用するファン53は、シロッコファンである。
図5は、本発明の実施形態に係る空気調和装置の室内機が設置された室内の断面図である。室内の大きさは、横5m、床−天井間の高さ2.4m、奥行き4mである。
(1)
この空気調和装置1は、超臨界の冷媒から空気に対して放熱させる室内熱交換器6と、室内熱交換器6に対する空気流を生成するファン53とを備えている。放熱時の室内熱交換器6において、空気流の下流側から上流側へ近づいていく方向に冷媒が流され、室内熱交換器6で暖められた空調空気が室内の上方に向けて吹き出され、下方から吸い込まれる。空調空気の吹き出し温度は45℃から55℃であり、空調空気の吹き出し速度は2m/s以下である。
この空気調和装置1は、室内熱交換器6が、複数のプレートフィン11と複数の伝熱管12とを有する。プレートフィン11は空気流とほぼ平行に配置される平面に複数の貫通孔11aを有する。伝熱管12はプレートフィン11の貫通孔11aに挿入される。そして、空気流と交差する方向に並ぶ伝熱管12の列が、空気流の上流側から下流側に向かって4列以上形成されている。
この空気調和装置1は、室内熱交換器6に、空気流の下流側の列68に属する伝熱管12から空気流の上流側の列61に属する伝熱管12へ冷媒を流すためのパス81が形成されている。そして、パス81内の冷媒流れの方向は、伝熱管12の長軸と直交する平面に投影されたとき、空気流と交差する方向と、空気流の下流側から上流側へ向かう方向とを含む。そして、パス81は、隣り合う列61〜68に属する伝熱管12同士を接続する接続管12d,12eを有し、接続管12d,12eは、隣り合う列61〜68の互いに反対の方向の端に位置する伝熱管12同士を接続する。冷媒は空気流と対向するように流れ、空気流は上流側から下流側に進むにしたがって温度上昇する。このため、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上し、暖房の快適性が確保される。また、パス81が単一の経路で形成されているので、距離が長くなり冷媒が冷却され易くなる。このため、エネルギー消費効率(COP)が向上する。
この空気調和装置1は、冷房運転時に、定期的にファン53の回転数を低減する(停止を含む)制御が実行される。このため、ドレン水が落下し易くなり、蒸発圧力の低下が防止される。
図6は、本発明の実施形態の第1変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置101の熱交換器106において、パス181は、列68の正面視右端の伝熱管12から正面視左端の伝熱管12を通過し、1つ下方の列67の正面視左端の伝熱管12へ移る。そこから正面視右端の伝熱管12に至り、1つ下方の列66の正面視右端の伝熱管12に移る。以降同様の進み方で列61の正面視右端の伝熱管12に到達する。
図7は、本発明の実施形態の第2変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置201の室内熱交換器206において、パス281は、列67の正面視右端の伝熱管12から列68の正面視右端の伝熱管12に移り、次に、列67の正面視右端から2番目の伝熱管12に移る。以降同様の進み方で列61の正面視右端の伝熱管12に到達する。即ち、パス281は、隣り合う列の一方の列に属する伝熱管12と、他方の列に属する伝熱管12との間を交互に経由している。パス281を採用することによって、1つのプレートフィン11における熱伝導ロスが低減され、熱交換性能が向上する。
図8は、本発明の実施形態の第3変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置301の室内熱交換器306において、パス381は、上記実施形態のパス81に模した小規模パスが2つ並列に接続されている。このため、冷媒が、空気流と対向するように流れる対向成分が増え、熱交換性能が向上する。
図9は、本発明の実施形態の第4変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置401の室内熱交換器406では、パス481の取り方は上記実施形態のパス81と同様であるが、全ての隣り合う列61〜68の間でプレートフィン11が分割されている。このため、プレートフィン11表面の熱移動がさらに抑制され、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上する。
図10は、本発明の実施形態の第5変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置501の室内熱交換器506では、パス581の取り方は上記実施形態のパス81と同様であるが、室内熱交換器506の姿勢が水平面に対して傾斜した状態で配置されている。このため、冷房運転時には、ドレン水が室内熱交換器506から離れやすくなり、風量の低下、蒸発圧力の低下が防止される。
図11は、本発明の実施形態の第6変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置601の室内熱交換器606では、パス681は第5変形例のパス581と同様であり、室内熱交換器606の姿勢が水平面に対して傾斜した状態で配置され、且つ全ての隣り合う列61〜68の間でプレートフィン11が分割されている。このため、冷房運転時には、ドレン水が熱交換器から離れやすくなり、風量の低下、蒸発圧力の低下が防止される。また、暖房時には、プレートフィン11表面の熱移動が抑制され、放熱工程の全域を通じて冷媒温度と空気温度との温度差が適正に維持され、熱交換性能が向上する。
図12は、本発明の実施形態の第7変形例に係る空気調和装置の縦断面図である。空気調和装置701の室内熱交換器706では、2分割されており、一方の熱交換器706aは空気流の上流側に配置され、他方の熱交換器706bは空気流の下流側に配置されている。パス781の取り方は上記実施形態のパス81と類似である。
6,106,206,306,406,506,606,706 熱交換器
11 プレートフィン
12 伝熱管
12d,12e 接続管
53,753 ファン
61〜68 列
81,181,281,381,481,581,681,781 パス
Claims (23)
- 超臨界の冷媒から空気に対して放熱させる熱交換器(6,106,206,306,406,506,606,706)と、
前記熱交換器に対する空気流を生成するファン(53,753)と、
を備え、
放熱時の前記熱交換器において、前記空気流の下流側から上流側へ近づいていく方向に冷媒が流され、
前記熱交換器で暖められた空調空気が室内の上方に向けて吹き出され、
暖房運転時の負荷が定格負荷よりも高い場合には前記空調空気の吹き出し温度を上昇さ せ、前記空調空気の吹き出し温度が所定値以上になったときには前記空調空気の吹き出し 温度をほぼ所定値で維持しながら風量を増加させるための定格負荷超過時制御を行なう、空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記空気が下方から吸い込まれる、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記熱交換器(6,106,206,306,406,506,606,706)は、前記空気流とほぼ平行に配置される平面に複数の貫通孔(11a)を有する複数のプレートフィン(11)と、前記プレートフィン(11)の前記貫通孔(11a)に挿入される複数の伝熱管(12)とを有し、
前記空気流と交差する方向に並ぶ前記伝熱管(12)の列(61〜68)が、前記空気流の上流側から下流側に向かって4列以上形成されている、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記熱交換器(6,106,206,306,406,506,606,706)に、前記空気流の下流側の前記列(68)に属する前記伝熱管(12)から前記空気流の上流側の前記列(61)に属する前記伝熱管(12)へ前記冷媒を流すためのパス(81,181,281,381,481,581,681,781)が形成されている、
請求項3に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記パス(81,181,281,381,481,581,681,781)内の冷媒流れの方向は、前記伝熱管(12)の長軸と直交する平面に投影されたとき、前記空気流と交差する方向と、前記空気流の下流側から上流側へ向かう方向とを含む、
請求項4に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記パス(81,181,281,481,581,681,781)は、単一の経路で形成されている、
請求項4に記載の空気調和装置(1,101,201,401,501,601,701)。 - 前記パス(81,481,581,681,781)は、隣り合う前記列(61〜68)に属する伝熱管(12)同士を接続する接続管(12d,12e)を有し、
前記接続管(12d,12e)は、隣り合う前記列(61〜68)の互いに反対の方向の端に位置する前記伝熱管(12)同士を接続している、
請求項4に記載の空気調和装置(1、401,501,601,701)。 - 前記パス(281)は、少なくとも1組の隣り合う列(61,62)において、一方の列(62)に属する前記伝熱管(12)と、他方の列(61)の属する前記伝熱管(12)との間を交互に経由している、
請求項4に記載の空気調和装置(201)。 - 少なくとも1組の隣り合う前記列(61,62)の間で前記プレートフィン(11)が分割されている、
請求項3に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 全ての隣り合う前記列(61〜68)の間で前記プレートフィン(11)が分割されている、
請求項3に記載の空気調和装置(401,601,701)。 - 前記熱交換器(506,606)が、水平面に対して傾斜した状態で配置されている、請求項1に記載の空気調和装置(501,601)。
- 前記ファン(53)は、前記熱交換器(6,106,206,306,406,506,606)に対して前記空気流の下流側にある、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601)。 - 前記熱交換器(706)は2分割されており、
一方の熱交換器(706a)は前記空気流の上流側に配置され、他方の熱交換器(606b)は前記空気流の下流側に配置されている、
請求項1に記載の空気調和装置(701)。 - 前記ファン(753)が、2つの前記熱交換器(706a,706b)の間に配置されている、
請求項13に記載の空気調和装置(701)。 - 前記ファン(53,753)が遠心ファンである、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記冷媒はCO2である、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記空調空気の吹き出し温度が45℃から55℃である、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記空調空気の吹き出し速度が2m/s以下である、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記所定値が55℃ある、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 冷房運転時に、所定条件下で前記ファン(53,753)の回転数を低減する制御が実行される、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記室内の上方に向けて吹き出される前記空調空気の吹き出し角度は、前記空調空気が人体に直接当らない角度である、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記室内の上方に向けて吹き出される前記空調空気の吹き出し角度は、水平面に対して45°以上である、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。 - 前記室内の上方に向けて吹き出される前記空調空気の吹き出し角度は、水平面に対して60°から80°の範囲内である、
請求項1に記載の空気調和装置(1,101,201,301,401,501,601,701)。
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